JP7261900B2

JP7261900B2 - 車両制御装置

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Publication number: JP7261900B2
Application number: JP2021554843A
Authority: JP
Inventors: 達紀原井; 隆筒井
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: US20220402483A1; JPWO2021090610A1; US11745731B2; WO2021090610A1

Description

本発明は、車両制御装置に関し、特に、ステアリング操作を検出する装置に関する。

自動車の自動運転を実現する際には、過去にドライバーの操作により車両が通過した位置と同じ位置を自動運転で通過させることが確実な方策といえる。少なくとも静的な障害物に接触する可能性がないためである。

特許文献１には、走行軌跡を記憶し、駐車を行う車両として、車両の位置情報を検出する車両位置検出部と、前記車両位置検出部により検出された車両の位置情報を当該車両の駐車目標位置として記憶する駐車位置記憶部と、前記車両が駐車目標位置から移動して停止するまでの間の車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶部と、前記駐車位置記憶部及び前記走行軌跡記憶部が記憶している情報を参照して、前記走行軌跡に沿って前記駐車目標位置に車両を移動制御する制御部とを備えることを特徴とする車両駐車装置の技術が示されている。

特開２００６－１４６８１１号公報

特許文献１の技術では、過去にドライバーの操作により車両が走行した経路を記憶しておき、その記憶した経路をトレースするように走行する自動運転が行われる。しかしながら、下記の（１）及び（２）に示すように、ドライバーが可能なステアリング操作の操作範囲と、車両の制御アクチュエータが代行しうるステアリング操作の操作範囲は異なっている。

（１）例えば、パワーステアリング装置は、ドライバーの手動操作力を増幅させるものであり、ドライバーの手動操作力と操舵アシスト力とを併せた力がステアリングホイールを操作する力になる。ドライバーからの手動操作力の入力がない自動運転の場合、ドライバーによる操舵操作が付加されていない状態で制御アクチュエータの発生操舵力のみでステアリングホイールを操作するので、最大操舵角付近では力が足りず、最大操舵角までステアリングホイールを調整することができない。

したがって、経路記憶時にドライバーが最大操舵角を用いて走行してしまうと、自動運転時には制御アクチュエータの力が足りず、ステアリングホイールを最大操舵角に調整することができず、操舵角が不足する。そのため、操舵アシスト力だけでは記憶時の経路を再現できず、車両は一度外側に膨らみ、徐々に元経路へ収束していくという挙動になる。
このため、道幅が狭小な場所で大きな横位置誤差が発生した場合は、経路の逸脱や障害物により進行不能となる場合があった。

これを防ぐためには、ドライバーは最大操舵角付近まで操舵角を調整せず、制御アクチュエータの発生操舵力のみで操舵可能な操舵範囲でステアリングホイールを操作して経路生成をする必要性がある。しかしながら、制御アクチュエータの発生操舵力のみで操舵可能な範囲の上限角度であるか否かは、ステアリングホイールの回転量を目視で確認するしかなく、経路記憶を行っている最中、すなわち運転中に遵守することは難しかった。

（２）また、上記した（１）の操舵アシスト力の問題を差し置いても、車両の特性上、最大操舵角の付近では、実舵角と旋回半径とが非線形の関係となる。この車両の特性から、自動運転時には精密な経路トレースがしにくくなるため、操舵角の上限を最大操舵角よりも手前に設けた上で自動運転を実行することが望まれる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動運転において車両によるトレースが容易となる経路を作成し、トレース時における車両の位置精度を向上させることができる車両制御装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の車両制御装置は、ドライバーの操作に応じて車両を運転する通常運転モードと、前記車両の走行経路を記憶する経路記憶モードと、該記憶した走行経路を用いて前記車両の自動運転を行う自動運転モードとを有する車両制御装置であって、前記車両の舵角が過大舵角か否かを判定する過大舵角判定部と、前記車両に対して据え切り操作が行われたか否かを判定する据え切り判定部と、前記経路記憶モードであるか否かを判定する経路記憶モード検出部と、前記経路記憶モードにおいて前記過大舵角であるかまたは前記据え切り操作が行われたかを判定する特定操作検出部と、前記特定操作検出部により前記過大舵角であるまたは前記据え切り操作が行われたと判定された場合に前記経路記憶モードにおける前記ドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御の制御指令を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、自動運転において車両によるトレースが容易となる経路を作成し、トレース時における車両の位置精度を向上させることができる。

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施形態における車両制御装置を有する車両の構成図。本実施形態における車両制御装置の構成図。本実施形態におけるＥＣＵの機能ブロック図。本実施形態における車両制御装置の内部機能を説明する図。本実施形態における車両制御装置の内部状態遷移図。自動運転が行われる走行経路の一例を示す図。本実施形態における車両制御装置の機能ブロック図。本実施形態における車両制御装置の処理フローチャート。記憶部に記憶された走行経路と自動運転による走行軌跡の一例を示す図。

本発明の車両制御装置の一例として、駐車場内での移動と、駐車場内までの移動を自動化するいわゆるラストマイル自動運転を行う車両制御装置を備えた車両について説明する。本発明の車両制御装置は、駐車動作および一般道の自動運転のいずれにも適用可能である。

［車両の構成］
図１は、本実施例の車両制御装置を適用した車両の構成図である。
車両１０は、バッテリとバッテリから電源の供給を受ける駆動モータ１とを有する電気自動車である。車両１０は、ドライバーによるシフトレバー８の操作によって、前進、後退又は停止の指示を受け、ドライバーによるアクセルペダル６の操作によって駆動モータ１の駆動力を発生させ、駆動モータ１の駆動力によって走行する。駆動モータ１は、エンジン（内燃機関）でもよい。駆動モータ１は、運転者のアクセルペダル６の操作及びシフトレバー８の操作とは無関係に駆動力、制動力を発生可能である。

ドライバーによるブレーキペダル７の踏力は、ブレーキブースタ１５によって倍力され、その力に応じた油圧がマスタシリンダ１４に発生する。マスタシリンダ１４内に発生した油圧は、電動油圧ブレーキ（ＨＵ）２を介してホイルシリンダ２１～２４に供給される。このように、ドライバーは、ブレーキペダル７を操作することによって車両１０の制動力を制御できる。制御アクチュエータである電動油圧ブレーキ２は、モータによって駆動されるポンプ及び電磁弁等を有しており、ドライバーがブレーキペダル７を操作していなくても４輪の制動力（ホイルシリンダ２１～２４の油圧）を独立に制御できる。

制御アクチュエータである電動パワーステアリング（パワーステアリング装置）３は、ドライバーがステアリングホイール９を介して入力した操舵トルクに応じたアシストトルクを発生し、車両は、ドライバーの操舵トルクと電動パワーステアリング３のアシストトルクによって左右前輪（操舵輪）４１、４２が操舵される。そして、所定の操舵角で走行することにより車両が旋回する。また、電動パワーステアリング３は、ドライバーがステアリングホイール９を操作していなくてもステアトルクを発生し、左右前輪４１、４２を操舵できる。

また、車両周辺を撮影し、車両周辺の対象物を認識する複数のカメラ１１～１４が、車両１０の前後左右に取り付けられている。これらのカメラ１１～１４の映像は合成され、車両１０と車両周辺を上方から見下ろした俯瞰図としてタッチパネル１８に表示される。

車両１０は、駆動モータ１、電動油圧ブレーキ２及び電動パワーステアリング３を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）５を有している。ＥＣＵ５は、カメラ１１～１４の映像上の白線枠や周辺車両の位置に基づいて自車位置を認識し、事前に記憶した記憶経路を車両がトレースする制御を行う車両制御装置を備えている。

車両制御装置は、俯瞰映像が表示されたタッチパネル１８からドライバーが駐車位置を指示することも可能とする。車両制御装置は、タッチパネル１８、またはタッチパネル１８と通信する携帯端末１９（図２参照）をドライバー等が操作することによって自動運転制御アプリケーションを起動することができる。なお、ドライバー等には、車両のドライバーや同乗者、あるいは車両のユーザも含まれる。携帯端末１９は、スマートフォンやリモコンなどの通信手段を備えた一般的なコンピュータによって構成される。ドライバー等は、コンピュータにおいて起動された自動運転制御アプリケーションを用いて、車内または車外から車両の自動運転を制御できる。

車両１０には、車両１０の移動経路を制御するために、操舵角センサ４及び車輪速センサ３１～３４が取り付けられている。電動油圧ブレーキ２は、前後加速度、横加速度及びヨーレートを検出する車両運動検出センサ１７と操舵角センサ４と車輪速センサ３１～３４からのセンサ信号によって、車両の横滑り防止及びアンチロックブレーキの制御を行うが、操舵角センサ４と車輪速センサ３１～３４の信号は自動運転の制御にも共用される。

前述した駆動モータ１や電動油圧ブレーキ２などの電動装置は、全てＥＣＵ５によって制御され、各センサ信号も全てＥＣＵ５に入力される。ＥＣＵ５に入力されるセンサ信号にはドライバーの操作量である、アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量、シフト位置及び操舵トルクも含まれる。また、ＥＣＵ５の機能を分割し、各電動装置にＥＣＵを取り付け、各ＥＣＵの間で必要な情報を通信する構成を採用してもよい。

駆動モータ１、電動油圧ブレーキ２、各ホイルシリンダ２１～２４、各車輪４１～４４及びＥＣＵ５によって、車速を自動的に制御する自動車速制御装置が構成される。また、電動パワーステアリング３及びＥＣＵ５によって、左右前輪４１、４２を自動的に操舵する自動操舵制御装置が構成される。

図２は、本実施例の車両制御装置の構成図である。
ＥＣＵ５には、ドライバー操作量の情報が入力される。ドライバーの操作量の情報には、アクセルペダル６、ブレーキペダル７、シフトレバー８、及びステアリングホイール９の各操作量の少なくとも一つの情報が含まれている。ＥＣＵ５の出力側には、駆動モータ１、電動油圧ブレーキ２、及び電動パワーステアリング３が接続されており、これらを制御する制御指令値が出力される。

自動運転中は、駆動モータ１、電動油圧ブレーキ２、及び電動パワーステアリング３によって自動的に車両動作が制御されるが、ＥＣＵ５によってドライバー操作量が監視されており、ドライバーの操作によるオーバーライドが可能である。例えば、自動運転中にドライバーがブレーキペダル７を操作した場合は、自車両の動作を一時停止させる。これにより、走行経路上に障害物が進入した場合には、ドライバーのブレーキ操作を優先し、障害物との接触を回避できる。

その後、ドライバーがブレーキを解除すると、自動運転による運転動作が再開される。
これにより、障害物が運転経路から離れた場合は、自動的に自動運転を再開できる。また、ドライバーがシフトレバー８のシフト位置を変更するか、ドライバーの操作によるステアリングホイール９の操舵トルクが所定値以上になった場合は自動運転を中止する。これにより、ドライバーのシフト操作またはステアリング操作を優先して自車両を走行させることができる。なお、タッチパネル１８または携帯端末１９に自動制御中止ボタンを表示し、この自動制御中止ボタンをドライバーが押すことで自動制御を中止することもできる。

図３は、ＥＣＵの機能ブロック図である。
ＥＣＵ５は、移動経路算出部５１と、移動距離計算部５２と、車速計算部５３と、経路制御部５４と、車速制御部５５と、操舵角制御部５６を備えている。移動経路算出部５１は、カメラ１１～１４で撮像した画像を用いて自車位置を認識し、記憶経路をもとに移動経路を算出し、経路制御部５４に出力する。移動距離計算部５２は、車輪速センサ３１～３４により検出される車輪速パルスにより自車両の移動距離を計算し、経路制御部５４に出力する。車速計算部５３は、車輪速センサ３１～３４により検出される車輪速パルスにより自車両の車速を算出し、車速制御部５５に出力する。経路制御部５４は、移動経路と移動距離に基づいて車速と操舵角を算出し、車速制御部５５と操舵角制御部５６に出力する。車速制御部５５は、駆動モータ１と電動油圧ブレーキ２に対して駆動トルク指令と液圧指令を出力してこれらを制御し、操舵角制御部５６は、操舵角センサ４から操舵角の情報を取得し、ステアトルク指令値を算出して電動パワーステアリング３に出力する。

図４は、車両制御装置の内部機能を説明する図である。
車両制御装置は、外界認識部３１０と、自己位置推定部３２０と、記憶部３３０と、遠隔操作判定部３４０を備えている。また、遠隔操作判定部３４０の結果を携帯端末１９などの外部に送信する送信部として通信手段３５０を備える。また、ユーザ入力を受け付けるユーザ入力受付部３６０と、タッチパネル１８等の電子デバイスや釦を含む物理的なインターフェースとを有する。

外界認識部３１０は、自車両が備えるカメラ１１～１４と接続されており、自車両の周辺に存在する物体（周辺障害物）や路面の模様を含む周辺情報を取得することが出来る。
外界認識部３１０は、カメラの他にも、レーダーやソナーを用いて周辺情報を取得することもできる。

自己位置推定部３２０は、外界認識部３１０からの情報により自車位置を推定する。記憶部３３０は、最終駐車位置までの走行経路と、その周辺障害物とを記憶する。遠隔操作判定部３４０は、自己位置推定部３２０と、記憶部３３０に記憶された情報に基づき、自車両が遠隔自動駐車可能であることを判定する処理を行う。ここで、遠隔自動駐車とは、ドライバー等が車外において移動体通信機器である携帯端末１９を操作して、自車両を最終駐車位置に移動させることである。遠隔操作判定部３４０は、自己位置推定部３２０と記憶部３３０からの情報を比較して、自車両が予め記憶されている経路上にいると判定した後に、遠隔自動駐車が可能であると判定する。

自己位置推定部３２０は、記憶部３３０に記録されている情報と、外界認識部３１０から取得される周辺情報とを照合して、自車位置を推定する。自己位置推定部３２０は、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)３２１を含み、ＧＮＳＳ３２１によって取得した位置情報を自車両の現在地として検出することもできる。また、ＧＮＳＳ３２１と前記比較結果とを組み合わせて、自車両の自己位置を算出してもよい。タッチパネル１８は、車室内に設けられておりドライバー等に経路を表示し、また、自動運転開始装置の操作ボタンを表示する。

図５は、車両制御装置の内部状態遷移図である。
車両制御装置は、通常運転モードＳ３８０と、自動運転モード３８１と、経路記憶モードＳ３８２の３つのモードを有しており、条件に応じてモードを切り替える構成を有している。通常運転モードＳ３８０は、自動運転が行われていない状態、つまり、ドライバーによってすべての運転操作が行われる、いわゆる手動運転状態である。車両制御装置は、通常運転モードＳ３８０において自動運転開始指令を受けると自動運転モード３８１に移行し、自動運転終了指令により通常運転モードＳ３８０に遷移する。そして、通常運転モードＳ３８０において例えば開始ボタンによる記憶開始指令を受けた場合に、経路記憶モードＳ３８２に遷移する。経路記憶モードＳ３８２は、車両の走行経路や周囲環境を記憶部３３０に記憶する。経路記憶モードＳ３８２の間は、基本的にはドライバーが運転操作を行うが、一部ではＥＣＵ５および電動パワーステアリング３を介して操作が代行される場合がある。終了ボタンによる記憶終了指令を受けることにより、記憶を終了し、通常運転モードＳ３８０へ遷移する。

図６は、自動運転の経路の一例を示す図である。
記憶部３３０は、記録始点４０３から最終駐車位置４０１までの走行経路４０５における自車両の位置の情報と、走行経路４０５の周辺に存在する物体（周辺障害物）４０７や路面の模様を含む周辺情報との少なくともいずれかを予め記録する。記録始点４０３は、周辺情報の記録が開始された位置とする。記憶部３３０への走行経路４０５の記録は、ドライバー等の運転操作などによって事前に記録されることとする。走行経路４０５の経路途中には、複数の経路記憶点４０６、４０４、４０２が設定される。

図７は、本実施形態における車両制御装置の機能ブロック図である。
車両制御装置５２０は、ＥＣＵ５の一機能としてもよいし、別個に動作するＥＣＵの機能としてもよい。車両制御装置５２０は、車両センサ５００から車両状態の情報を取得し、ユーザインターフェース５０１からタッチパネル１８、スマートフォン１９、ブザー吹聴５０２、及び制御中表示５０３の操作情報を取得する。車両センサ５００は、車両に備えられた操舵角センサ４、操舵トルクセンサ６１１、車輪速センサ３１～３４、及びシフト位置センサ６１２により検出した車両状態を車両制御装置５２０に出力する。

車両制御装置５２０は、舵角検出部５０４、車速計算部５３、経路記憶モード検出部５０５、ドライバーキャンセル検出部５０６、及び特定操作検出部５０７を有している。舵角検出部５０４は、車両の舵角としてステアリングホイールの操舵角を検出して特定操作検出部５０７に出力する。車速計算部５３は、車輪センサ等の検出信号に基づいて推定車速を計算し、特定操作検出部５０７に出力する。経路記憶モード検出部５０５は、経路記憶モードＳ３８２であるか否かを判断し、経路記憶モード中であると判断したときには経路記憶モード中フラグを特定操作検出部５０７に出力する。ドライバーキャンセル検出部５０６は、ドライバーキャンセル要求を検知した場合に、舵角制限制御を解除する制御解除要求（ドライバーキャンセル要求）を特定操作検出部５０７に出力する。ドライバーキャンセル要求は、例えば経路記憶モードＳ３８２中にステアリングホイールの操舵角を過大舵角閾値以上の舵角まで操作しないと車両を移動させることができない状況になってしまったときなど、舵角制限制御を解除する必要がある場合に、ユーザインターフェース５０１をドライバーが操作することによって行うことができる。

特定操作検出部５０７は、経路記憶モードＳ３８２中にドライバーによって特定の操作が行われたことを検出するものであり、特定の操作として過大舵角操作と据え切り操作のいずれかが行われたことを検出する。特定操作検出部５０７は、過大舵角判定部５０８と、据え切り判定部５０９と、報知判断部５１０を有している。過大舵角判定部５０８は、車両の舵角と予め設定された過大舵角閾値とを比較して車両の舵角が予め設定された過大舵角閾値よりも大きい過大舵角であるか否かを判定する。据え切り判定部５０９は、車両に対してドライバーが据え切り操作を行ったか否かを判定する。

報知判断部５１０は、過大舵角操作もしくは据え切り操作が行われた場合に、特定操作が行われたことを報知する処理を行う。報知判断部５１０は、例えば車内の表示モニターなどにメッセージを表示させ、あるいは、音や音声を発生させ、ステアリングホイールやシートに振動を発生させる報知制御指令を出力する。車両制御装置５２０は、特定操作検出部５０７により特定操作が行われたことを検知した場合に、電動パワーステアリング３に対して、ドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御の指令である反力要求を出力する（出力部）。

電動パワーステアリング３は、車両制御装置５２０から反力要求を入力した場合に、ドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御を行う。電動パワーステアリング３は、アシスト力制御部５１１と、振動制御部５１２を有している。アシスト力制御部５１１は、車両制御装置５２０から反力要求が入力されると、ドライバーがステアリングホイールを切り増す方向とは反対の方向に付勢するステアリング反力を発生させてステアリングホイールに付与する制御か、もしくは、操舵アシスト力を通常運転モードＳ３８０のときよりも低下させて操作感を重くする（いわゆる重ステ状態となる）制御を行う。これにより、ステアリングホイールを回転させるために必要な力が大きくなり、ドライバーはハンドル操作が制限されていることを感じることができ、自動運転用の走行経路を記憶するのに好ましくない操作をしていることを認識することができる。

また、振動制御部５１２は、車両制御装置５２０から反力要求が入力されると、ステアリングホイールを振動させる制御を行う。したがって、ドライバーは、ステアリングホイールから振動を感じることができ、自動運転用の走行経路を記憶するのに好ましくない操作をしていることを認識することができる。

図８は、走行経路を記憶する処理を説明するフローチャートである。
ドライバー等によって記憶部３３０への走行経路の記憶を開始させる記憶開始操作が行われると、通常運転モードＳ３８０から経路記憶モードＳ３８２に遷移し、経路記憶処理開始Ｓ６０１となる。そして、経路記憶処理開始Ｓ６０１から、記憶モード終了要求があるか否かが判定され（Ｓ６０２）、記憶モード終了要求がある（Ｓ６０２でＹＥＳ）と判断されると、経路記憶処理終了Ｓ６０３に移行する。経路記憶処理終了Ｓ６０３により記憶部３３０への走行経路の記憶が終了し、経路記憶モードＳ３８２から通常運転モードＳ３８０に遷移する。経路記憶モードＳ３８２は、経路記憶処理終了Ｓ６０３が実行されるまで、車両の操作をドライバーが行い、始点、終点情報を含む車両の走行経路を記憶させる。

経路記憶処理開始Ｓ６０１後に記憶モード終了要求がない場合には（Ｓ６０２でＮＯ）、舵角制限制御を実行すべくＳ６０４以降の処理に移行する。Ｓ６０４以降では、舵角制限制御を実行するか否かを判断するために、ドライバーによるステアリングホイールの特定の操作状態の有無を判断する処理が行われる。

ここでは、特定の操作状態として、据え切り操作の有無（Ｓ６０４）と、過大舵角の有無（Ｓ６０８）が判断される。据え切り操作とは、車速が０の状態でステアリングホイールの操舵角を所定値以上変化させる操作であり、本実施形態では、ステアリングホイールの操舵角の変化量が予め設定された据え切り閾値以上となった場合に、据え切り操作ありと判断する。例えば操舵角の変化量に加えて、あるいは、代わりにドライバーによってステアリングホイールに加えられるトルクに基づいて据え切り操作の有無を判断してもよい。

また、ステアリングホイールの操舵角が予め設定された過大舵角閾値よりも大きくなった場合に、過大舵角と判断する。過大舵角閾値は、ドライバーによる操舵操作が付加されていない状態で制御アクチュエータの発生操舵力のみによって操舵可能な操舵角の範囲に基づいて設定され、例えば制御アクチュエータの発生操舵力のみによる最大の操舵角が過大舵角閾値として設定される。

そして、据え切り操作の有無判断Ｓ６０４により据え切り操作ありと判断された場合（Ｓ６０４でＹＥＳ）、あるいは、過大舵角の判断Ｓ６０８により過大舵角であると判断された場合（Ｓ６０８でＹＥＳ）には、舵角制限制御Ｓ６０５が行われる。舵角制限制御Ｓ６０５では、アシスト力制御部５１１により舵角を制限する制御と、振動制御部５１２によりステアリングホイールやシート等に振動が付与される制御が行われる。また、車内の表示モニター等に、特定操作が行われていることを表示する処理や音や音声により知らせる処理が行われる。

舵角制限制御Ｓ６０５は、（１）ドライバーキャンセル要求があるか（Ｓ６０６）、（２）経路記憶が終了したか（Ｓ６０９）、（３）車速０かつステアリングホイールの操舵角の変化量が据え切り閾値よりも小さくなったか（Ｓ６１０）、（４）ステアリングホイールの操舵角が過大舵角閾値よりも小さくなったか（Ｓ６１１)の４つの条件のうち、何れか一つでも該当するものがある場合（Ｓ６０６～６１１のいずれかでＹＥＳ）に、舵角制限制御終了（Ｓ６０７)となる。

図９は、記憶部に記憶された走行経路と自動運転による走行軌跡の一例を示す図である。
図９に示す実線７０１は、経路記憶モードＳ３８２において、記憶部３３０に記憶された車両１０の走行経路であり、図９に示す破線７０２は、自動運転による車両１０の走行軌跡である。走行経路は、実際に走行した際の車輪パルス及び操舵角センサからの情報を用いて推定された車両１０の走行経路である。記憶部３３０には、この走行経路を一定間隔ごとに分割し、それぞれの分割点の情報を経路記憶点Ｐ（Ｘｎ,Ｙｎ,θｎ)として記憶する。通常運転モードＳ３８０では、これら複数の経路記憶点Ｐの間を直線や曲線で補完し、目標駐車位置までの車両１０の走行経路である目標車両軌道を生成する。

このとき、ドライバーが操舵可能なステアリングホイールの舵角範囲よりもドライバーによる操舵操作が付加されていない状態で電動パワーステアリング３の発生操舵力のみによって操舵可能な操舵角の舵角範囲の方が狭いため、経路記憶時に電動パワーステアリング３の発生操舵力のみによって操舵可能な操舵角の舵角範囲を超える過大舵角を使用するステアリング操作をドライバーが行って走行し、その走行した経路を記憶部３３０に記憶させてしまうと、自動運転ではその走行経路をトレースすることができず、例えば破線７０２で示される走行軌跡のように、実線７０１で示される走行経路よりも外側を回る経路となってしまう。

自動運転モードＳ３８１は、通常運転モードＳ３８０の時に自動運転開始指令を受けることによって遷移する。自動運転開始指令は、ドライバーの操作に基づいて出されるか、または、ＧＰＳ情報と過去の記憶開始地点を比較し、適切な位置であれば自動的に出される場合もある。自動運転モードＳ３８１では、記憶部３３０の情報を利用して、車両制御装置がドライバーの代わりに運転操作を代行する。終点に達した場合、自動運転終了指令が出力され、車両制御装置による運転操作の代行が終了し、通常運転モードＳ３８０に遷移する。自動運転終了指令は、ドライバー等のキャンセル操作によっても行うことができる。

車両制御装置は、少なくとも自動運転開始可能始点（例えば経路記憶点４０６）から最終駐車位置４０１までの間、自動運転によって自車両を走行経路４０５に沿って自動的に走行させる制御を行う。自動運転は、各種外界認識手段などによって得られる情報を基に行われる。本実施例において、その構成や手法は問わないものであり、公知の技術を用いて行われる。自動運転は終了地点である最終駐車位置４０１に達した時に自動で終了する。

記憶部３３０への走行経路記憶を、記憶開始操作により開始した場合、経路記憶モードＳ３８２が開始される。経路記憶モードＳ３８２では、経路記憶処理の終了が実行されるまで、車両操作をドライバーが行い、始点、終点情報を含む自己の走行経路を記憶部３３０に記憶させる。

車両制御装置は、経路記憶モードＳ３８２の間は、操舵角センサの値が、所定の閾値を超えて変化するかを判定する。閾値は、過大舵角操作を判定する過大舵角閾値と、据え切り操作を判定する据え切り閾値を設定する。そして、最初に車速が０であるときに操舵が行われているか、つまり据え切り操作が行われているかが判定される。具体的には、車速が０の状態で舵角の変化量が据え切り閾値よりも大きくなったか否かが判定される。この判定は、車速が０より大きくなるまで継続して行う。据え切り閾値は、車速が０になる直前の操舵角を記憶している。据え切り閾値は、記憶した値に加えて操舵角であれば０度よりも大きく３０度よりも小さい値を設定する。この値は、転舵方向によって符号が変化する場合は符号を付与し、実舵角を用いる場合であれば０度よりも大きく２度よりも小さい値を設定して判定に用いる。据え切り操作が行われていると判定された場合、舵角制限制御が行われる。

舵角制限制御では、電動パワーステアリングの操舵アシスト力を低下させるか、または反力を発生させることで、ドライバーが操舵できないか、操舵しにくい状態を作り出す制御が行われる。ドライバーは、舵角制限制御によってステアリングホイールが操作しにくくなることで、推奨されない操舵を行おうとしていることを触知する。さらに操舵を継続した場合、回転角が大きくなることを妨げる方向に電動パワーステアリング３がトルクを発生する。このためドライバーは転舵操作を一定の角度以上に行うことができない。このようにして、本発明の狙いである舵角制限を実施する。

据え切りの判定対象でないシーンでは、過大舵角閾値と操舵角センサの値とを比較する処理によってドライバーによる過大舵角操作を防ぐ。過大舵角閾値は、電動パワーステアリング３の発生操舵力のみで操舵可能な最大の操舵角か、または、操舵角と旋回半径との関係が線形増加から非線形増加に変化する点に設定されるが、これに多少マージンを加える等してもよい。目安としては、ステアリングホイールの最大操舵角の９０％前後の値である。そして、据え切り閾値をまたいで舵角が変化した場合も、舵角制限制御を実施する。

舵角制限が実施された後、ドライバーによるキャンセル要求があれば舵角制限制御を終了する。キャンセル要求はスイッチによって行うか、ステアリングトルクが閾値以上となった場合としてもよい。また、経路記憶モードＳ３８２を終了した場合は舵角制御が不要となるため、舵角制限制御を終了する。

また、舵角制限制御実施中に舵角が過大舵角閾値以下となった場合も舵角制限制御を終了する。過大舵角閾値付近での頻繁な制御の切り替わりを防ぐため、解除閾値にヒステリシスを設けてもよい。経路記憶モード中に進行方向の切り替えが行われた際には、据え切り判定を行う前に操舵を中立付近まで自動で戻す制御を行う。

以上のすべての制御が行われている最中は、急な操舵間の変化でドライバーが戸惑わないように、警報、メッセージの読み上げ、メッセージの表示を利用して制御中であることを報知する。他に、ステアリングやシートを振動させるようなものでもよい。

また、経路記憶モードＳ３８２の開始時における車両の舵角が過大舵角閾値以上の場合は、車両の舵角が過大舵角閾値を一旦下回るまでは舵角制限制御を行わない。これは舵角制限制御により、突然操舵範囲が狭まることで、ドライバー等に違和感を与えることを防止するためである。

本実施形態の車両制御装置によれば、経路記憶モードＳ３８２において特定の操作が行われた場合に舵角制限制御を行う。自動運転中はドライバーではなくアクチュエータが操舵を代行するが、アクチュエータによる操舵範囲は、出力上限や制御性の問題から、ドライバーによる操舵範囲よりも小さく設定することが普通である。一方で、駐車枠内に車を誘導する際や、駐車場内および周辺道路の走行においては大きく車両姿勢角を変更する必要があり、ドライバーによって比較的大きな舵角での操作が多用される。ここでは、制御アクチュエータで操作しうる操舵範囲を超える過大舵角での操作がドライバーにより行われることもある。

経路記憶時にドライバーが過大舵角操作を行ってしまうと、アクチュエータによる自動運転時には、過大舵角よりも小さい舵角しか利用できない。したがって、ドライバーが過大舵角操作を行って記憶された記憶経路を、自動運転によりトレースしようとすると、必然的にカーブでは記憶経路よりも外側に膨らみ、記憶経路のトレースは不可能となる。このような挙動は時に車路逸脱につながり、車両の進行が不可能となるため、アクチュエータによる操舵範囲と、ドライバーによる操舵範囲を制御により一致させて問題を回避する必要がある。また、据え切り操作を行うと、車輪パルスが検出されないままに車両姿勢角が変化する場合があり、車両状態の推定に影響を及ぼすおそれがある。

本実施形態の車両制御装置は、経路記憶時に舵角制限制御として過大舵角操作を防止する制御と据え切り操作を防止する制御を行う。したがって、自動運転において車両によるトレースが容易となる走行経路を経路記憶モードのときに作成することができ、自動運転モードにおいて車両の位置精度を向上させることができる。

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１駆動モータ
２電動油圧ブレーキ
３電動パワーステアリング（制御アクチュエータ）
４操舵角センサ
５ＥＣＵ（電子制御ユニット）
９ステアリングホイール
１１～１４カメラ
１８タッチパネル
５３車速計算部
２００携帯端末
５００車両センサ
５０１ユーザインターフェース
５０４舵角検出部
５０５経路記憶モード検出部
５０７特定操作検出部
５０８過大舵角判定部
５０９据え切り判定部
５１０報知判断部
５２０車両制御装置

Claims

ドライバーの操作に応じて車両を運転する通常運転モードと、前記車両の走行経路を記憶する経路記憶モードと、該記憶した走行経路を用いて前記車両の自動運転を行う自動運転モードとを有する車両制御装置であって、
前記車両の舵角が過大舵角か否かを判定する過大舵角判定部と、
前記車両に対して据え切り操作が行われたか否かを判定する据え切り判定部と、
前記経路記憶モードであるか否かを判定する経路記憶モード検出部と、
前記経路記憶モードにおいて前記過大舵角であるかまたは前記据え切り操作が行われたかを判定する特定操作検出部と、
前記特定操作検出部により前記過大舵角であるまたは前記据え切り操作が行われたと判定された場合に前記経路記憶モードにおける前記ドライバーの操舵操作を制限する舵角制限制御の制御指令を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。
前記出力部は、前記ドライバーの操舵を補助する制御アクチュエータのステアリング反力を発生させる指令、もしくは、前記制御アクチュエータの操舵アシスト力を前記通常運転モードよりも低下させる指令を前記制御指令として出力することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記出力部は、前記経路記憶モードにおいて前記舵角制限制御を解除するドライバーキャンセル要求を検知した場合に、前記舵角制限制御の制御指令の出力を停止することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記過大舵角判定部は、前記ドライバーによる操舵操作が付加されていない状態で前記制御アクチュエータにて発生される発生操舵力により操舵可能な操舵角の範囲に基づいて定められている過大舵角閾値と前記車両の舵角とを比較して、前記過大舵角閾値よりも前記車両の舵角の方が大きい場合に、前記過大舵角であると判定することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
前記過大舵角判定部は、前記経路記憶モードの開始時における前記車両の舵角が前記過大舵角閾値以上の場合は、前記車両の舵角が前記過大舵角閾値を一旦下回るまでは前記舵角制限制御を実行しないことを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。
前記特定操作検出部は、前記過大舵角であるまたは前記据え切り操作が行われたと判定した場合に、特定の操舵操作が行われたことを報知する報知制御指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。